一種基于DS18B20的溫度采集新方案

2 DS18B20與AVR單片機的連接

在本課題中DS18B20采用寄生電源供電，單片機選用AVR單片機-Atmega16。之所以選擇AVR單片機，是因為其具有51單片機無法提供的優(yōu)點：a．讀寫速度快，AVR單片機采用了大型快速存取寄存器文件和快速單周期指令。其快速存取RISC寄存器文件由32個通用工作寄存器組成。AVR用32個通用寄存器代替累加器，避免了傳統(tǒng)的累加器與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送，可在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令來訪問兩個獨立的寄存器，代碼效率比常規(guī)CISC微控制器快十倍。高效的讀寫速度，更適合于對及時性要求高的場合。b．性價比高。c．工作電壓范圍寬(2．7～6V)、抗干擾能力強，這樣更適合在各種條件下處理測量溫度值?？傊珹VR單片機在一個芯片內(nèi)將增強性能的RISC 8位CPU與可下載的FLA-SH相結(jié)合使其成為適合于許多要求、具有高度靈活性和低成本的嵌入式高效微控制器。

圖4給出了DS18B20采用外部電源供電方式時，與Atmega16單片機的硬件連接圖。

3 DS18B20更新問題的解決方案

本課題在深入研究了數(shù)字傳感器工作機理的基礎(chǔ)上，通過硬件設(shè)計和軟件編程，提出了解決數(shù)字傳感器更換的方案，并應(yīng)用在了通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遠程控制傳感器的設(shè)計中，而且在硬件平臺上實現(xiàn)了仿真。圖5是通過Proteus 7單片機軟件仿真系統(tǒng)設(shè)計的，單片機控制DS18-B20并顯示測試結(jié)果的電路圖。

3．1 硬件設(shè)計

單片機通過I／O口控制DS18B20，每個I／O口外接60個DS18B20，同時單片機通過SPI串行接口外接外部存儲器EEPROM，如圖6所示。

本課題中，外部存儲器EEPROM選用意法半導體(ST)生產(chǎn)的M95128；選用Atmega16單片機。DS18B20采用外部電源供電方式，所以VCC接外部電源，GDN接地。

M95128芯片采用MLP8微型封裝技術(shù)，因此，可以大大節(jié)省產(chǎn)品的空間和成本；待機功耗低于3μA，也是該芯片的一大特點；四線的SPI接口支持最高 2 Mbit／s的通信速率，除提供標準的硬件寫保護功能外，還支持軟件寫保護。外部存儲器EEPROM用來存放單片機控制的所有DS1-8B20的序列號，和對應(yīng)的邏輯地址。一個DS18B20的序列號占八個字節(jié)，所以一路數(shù)據(jù)線上所接DS18B20溫度傳感器的個數(shù)與外部存儲器EEPR-OM的存儲空間有關(guān)。M95128芯片的容量達128kbit，可以存儲13107個DS18B20的序列號和對應(yīng)的邏輯地址，足以滿足本課題的需要。

單片機Atmega16的PB5(MOSI)口接EEPROM的DI(數(shù)據(jù)輸入)口，PB6(MISO)口接DO(數(shù)據(jù)輸出)口，PB7(SCK) 口接SK(讀寫時鐘信號輸入引腳)。單片機讀到每個DS18B20的序列號后，通過PB5口將序列號和對應(yīng)的邏輯地址寫入EEPROM中。需要某個邏輯地址對應(yīng)的序列號時，EEPROM通過DO口將序列號傳入單片機中。